2020高考化学二轮复习专题限时集训6分子结构（含化学键）与晶体结构及其性质（含解析）

专题限时集训(六)　分子结构(含化学键)与晶体结构及其性质

(限时：45分钟)

(对应学生用书第140页)

1．(2019·菏泽一模)Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素，Q原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，X、Y、Z在周期表中的位置关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.Q和Z可能形成化合物QZ2中含有σ键与π键个数比为1∶1

B．X与Z可能形成的分子ZX2为直线形

C．X、Z和氢三种元素不可能组成离子化合物

D．Q的氢化物的沸点一定比X的氢化物的沸点低

A　[根据题意可推知Q为C，X可能为N或O，Y可能为P或S，Z可能为S或Cl。]

2．元素X、Y、Z、W、Q、M在元素周期表中的相对位置如图所示，其中Z元素是目前发现的非金属性最强的元素，下列说法正确的是(　　)

A.对应氢化物的沸点：Y＞Q，Z＞M

B．XM4的比例模型为，其二氯取代物有两种

C．W的氧化物能在常温下与Z、M的氢化物反应

D．Y与X、W形成的化合物均为原子晶体

A　[根据Z是非金属性最强的元素可知Z是F，结合周期表结构可知X为C、Y是O、W为Si、Q为S、M是Cl。A项，由于水分子间、HF分子间均存在氢键，故其沸点都反常地高，大于同主族其他元素的氢化物，正确；B项，CCl4为正四面体结构，故其二氯取代物只有一种，错误；C项，二氧化硅常温下只与HF和强碱溶液反应，错误；D项，O与C形成的CO2、CO为分子晶体，错误。]

3．(2019·济宁模拟)短周期主族元素X、Y、Z、W、Q的原子序数依次增大，其中X是短周期元素中原子半径最小的元素，Y的单质有两种常见的气态同素异形体；上述五种元素的单质及化合物的转化关系如图所示，其中a、b为二元化合物，c、f分别为Q、X的常见气体单质，e是常见的金属单质，常温下，0.1 mol·L－1的d溶液的pH＝13，g溶液的焰色反应呈黄色。下列说法正确的是(　　)

A．X、Y形成的化合物中既含σ键又含π键

B．W的最外层电子数＝主族序数＝周期序数

C．化合物d中只含离子键

D．Q的气态氢化物的沸点比Y的高

B　[根据题意和图中转化可推知：X为H，Y为O，d为NaOH，c为Cl2，f为H2，e为Al，g为NaAlO2，Z为Na，W为Al，Q为Cl。]

4．固体A的化学式为NH5，它的所有原子的最外层都符合相应稀有气体元素原子的最外电子层结构，则下列有关说法不正确的是(　　)

A．1 mol NH5中含有5NA个N—H键(NA表示阿伏加德罗常数的值)

B．NH5中既有共价键又有离子键，属于离子化合物

C．NH5的电子式为

D．它与水反应的化学方程式为NH5＋H2O===NH3·H2O＋H2↑

A　[NH5的电子式为，1 mol NH5中含有4NA N—H键。]

5．下列有关分子的结构和性质的说法正确的是(　　)

A．H2O2和C2H2均为直线形的非极性分子

B．NF3和PCl3均为三角锥形分子，中心原子均为sp3杂化

C．的沸点比的低

D．CH4和白磷(P4)分子均为正四面体形分子，键角均为109°28′

B　[H2O2为非直线形的极性分子，A错误；形成分子间氢键，沸点较高，C错误；P4的键角为60°，D错误。]

6．胆矾CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其结构示意图如下：

下列说法正确的是    (　　)

A．在上述结构示意图中，所有氧原子都采用sp2杂化

B．在上述结构示意图中，存在配位键、共价键，不存在离子键

C．胆矾是分子晶体，分子间存在氢键

D．胆矾中的两种结晶水在不同的温度下会分步失去

D　[H2O中O原子形成2个σ键，有2个孤电子对，为sp3杂化，硫酸根离子中羟基氧是sp3杂化，非羟基氧不是中心原子，不参与杂化，故A错误；在题述结构示意图中，存在O→Cu配位键，H—O、S—O共价键和配离子与硫酸根离子之间形成离子键，故B错误；胆矾是五水硫酸铜，胆矾是由水合铜离子及硫酸根离子构成的，属于离子晶体，故C错误；由于胆矾晶体中有两类结晶水，一类是形成配体的水分子，一类是形成氢键的水分子，结合方式不同，因此受热时也会因温度不同而得到不同的产物，故D正确。]

7．下表中是几种物质的熔点。

据此做出的下列判断中错误的是(　　)

A．铝的化合物的晶体中有的是离子晶体

B．表中只有BCl3、干冰是分子晶体

C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体

D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体

[答案]　B

8．如图所示某硅氧离子的空间结构示意图(虚线不表示共价键)。通过观察分析，下列叙述正确的是(　　)

A．键角为120°

B．化学组成为SiO

C．硅原子采用sp2杂化

D．化学组成为SiO

D　[硅氧离子是以硅原子为中心的正四面体结构，硅氧离子中4个Si—O键完全相同，Si—O键的键角为109°28′，故A错误；硅原子核外最外层为4个电子，根据硅氧离子的空间结构示意图可知：硅氧离子中含有4个Si—O键，其中含1个硅原子和4个氧原子，所以硅的化合价为＋4价，氧为－2价，硅氧离子的组成为SiO，故B错误，D正确；硅原子核外最外层为4个电子，与氧原子形成4个σ键，无孤电子对，价层电子对数＝σ键个数＋孤电子对数＝4＋0＝4，杂化方式为sp3杂化，故C错误。]

9．下列有关说法不正确的是(　　)

图1　　图2　　图3 　　图4

A．四水合铜离子的模型如图1所示，1个水合铜离子中有4个配位键

B．CaF2晶体的晶胞如图2所示，每个CaF2晶胞平均占有4个Ca2＋

C．H原子的电子云图如图3所示，H原子核外大多数电子在原子核附近运动

D．金属Cu中Cu原子堆积模型如图4所示，为最密堆积，每个Cu原子的配位数均为12

C　[A项，四水合铜离子中铜离子的配位数为4，配体是水，水中的氧原子提供孤电子对与铜离子形成配位键，正确；B项，根据均摊法可知，在CaF2晶体的晶胞中，每个CaF2晶胞平均占有Ca2＋个数为8×＋6×＝4，正确；C项，电子云密度表示电子在某一区域出现的机会的多少，H原子最外层只有一个电子，所以不存在大多数电子，只能说H原子的一个电子在原子核附近出现的机会较多；D项，在金属晶体的最密堆积中，对于每个原子来说，其周围的原子有同一层上的六个原子和上一层的三个及下一层的三个，故每个原子周围都有12个原子与之相连，正确。]

10．(2019·武汉模拟)磷及其化合物与人们的健康和生活密切相关。请回答下列问题：

(1)羟基磷灰石[Ca5(PO4)3OH]是牙齿中的重要矿物质，其中羟基(—OH)中氧原子的杂化方式为________，PO的立体构型为________，该化合物所含元素电负性最大的是________。

(2)P4O6的分子结构中只含有单键，且每个原子的最外层都满足8电子结构，则该分子中含有的共价键数目是________。

(3)磷酸和亚磷酸(H3PO3)是磷元素的两种含氧酸。亚磷酸与NaOH反应只生成NaHPO3和NaH2PO3两种盐，则H3PO3的结构式为________，其为________元酸，原因是__________________________。

(4)磷酸分子间脱水可生成多磷酸，其某一钙盐的结构如下图所示：

由图推知该多磷酸钙盐的通式为________。

(5)磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，晶胞如下图所示，其密度为ρ g·cm－3，设NA是阿伏加德罗常数的值，则磷原子的配位数为________，晶胞参数为________ pm。

[解析]　(1)—OH中氧原子的价层电子对数为＝4，所以氧原子按sp3方式杂化；PO中P原子价层电子对数＝4＋＝4，没有孤电子对，故PO为正四面体结构；根据元素的非金属性越强，元素的电负性越大， Ca、P、O、H四种元素中O的非金属性最强，O元素的电负性最大；(2)P原子最外层有5个电子，能够与3个O原子形成3对共用电子对，O原子最外层有6个电子，可以与2个P原子形成2对共用电子对，要使分子中每个原子都达到8电子稳定结构，其结构式为，可见分子中含有的共价键为12个；(3)亚磷酸与NaOH溶液发生酸碱中和反应只生成NaHPO3和NaH2PO3两种盐，羟基H原子能电离产生H＋，说明H3PO3分子中含有2个—OH，它属于二元酸，由于P最外层有5个电子，则结构式为；(4)由图推知该多磷酸钙盐最小的重复单元是CaP2O6，所以该多磷酸钙盐的通式为(CaP2O6)n；(5)根据晶体结构可知每个B原子被四个距离相等且最近的P原子包围，每个P原子被四个距离相等且最近的B原子包围，所以P原子的配位数是4；在一个晶胞中含有的P原子数目：8×＋6×＝4，在一个晶胞中含有的B原子数目：4×1＝4，即1个晶胞中含有4个BP，晶胞的质量是m＝＝ g，由于晶胞密度为ρ g·cm－3，所以晶胞的体积为＝＝ cm3，所以晶胞参数为 cm＝×1010 pm。

[答案]　(1) sp3　正四面体形　O(或氧元素) 　(2)12　(3) 　二　一个H3PO3分子中只有两个羟基，含氧酸羟基上的氢易电离　(4) (CaP2O6)n　(5)4　×1010

11．(2019·张家口模拟)Se是迄今为止发现的最重要的抗衰老元素，也有抗癌之王的美誉。回答下列问题：

(1)H2Se属于________(填“极性”或“非极性”)分子；其熔点低于同条件下NaH熔点的原因为

_____________________________________________________

_____________________________________________________。

(2)SeO2的立体构型为________；SeO3中Se原子的杂化形式为________。

(3)写出一种与SeO互为等电子体的分子式________。

(4)Se能与形成具有多种生物活性的配合物。1 mol 中含有σ键的数目为________。

(5)硒化锌是一种重要的半导体材料，其立方晶胞结构如图所示。若晶胞参数为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA晶体密度为ρ g·cm－3，则硒化锌的摩尔质量可表示为________(列出计算式即可)。

[解析]　(1)H2Se分子内为极性共价键，根据价层电子对互斥理论可知，该分子价层电子对数为4，有2对孤电子对，则其分子的立体构型为V形，极性键的极性向量和不等于零，所以该分子为极性分子，又因为NaH形成的晶体为离子晶体，而H2Se形成的晶体属于分子晶体，所以其熔沸点较NaH低。(4)根据上述分析可知，1 mol 分子中σ键数目等于共价键数，所以σ键数目总数＝2×12 mol(苯环上)＋5×1 mol(酚羟基) ＋5×1 mol(杂环)＝ 34 mol。(5)设硒化锌的摩尔质量为M g·mol－1，该晶胞中含有硒原子数为8×＋6×＝4，含有锌原子数为4，其化学式可表示为ZnSe，根据晶胞中ρ＝可得，ρ＝ ，化简整理得M＝。

[答案]　(1)极性　H2Se形成的晶体属于分子晶体，NaH形成的晶体为离子晶体　(2)V形　sp2　(3)CX4、SiX4(X代表卤原子)等中的一种　(4) 34NA

(5) g·mol－1

12．(2019·德州模拟)镍是有机合成的重要催化剂。

(1)基态镍原子的价电子排布式______________________。

(2)镍和苯基硼酸共催化剂实现了丙烯醇(CH2===CH—CH2OH)的绿色高效合成。丙烯醇中碳原子的杂化类型有________________；丙醛(CH3CH2CHO)与丙烯醇(CH2===CH—CH2OH)分子量相等，但丙醛比丙烯醇的沸点低得多，其主要原因是_____________________________________________________

_____________________________________________________。

(3)Ni2＋能形成多种配离子，如[Ni(NH3)6]2＋、[Ni(SCN)3]－ 等。NH3 的立体构型为________；与SCN－互为等电子体的分子有____________(填分子式)。

(4)“NiO”晶胞如图：

①氧化镍晶胞中原子坐标参数A为(0，0，0)，B为(1，1，0)，则C原子坐标参数为_____________________________。

②已知氧化镍晶胞密度d g·cm－3，NA代表阿伏加德罗常数的值，则Ni2＋半径为________ nm(用代数式表示)。

[解析]　(2)丙烯醇中碳原子形成了一个碳碳双键，其余为碳氧、碳氢单键，所以C原子的杂化类型有sp2和sp3杂化，丙醛(CH3CH2CHO)与丙烯醇(CH2===CH—CH2OH)分子量相等，但丙醛比丙烯醇的沸点低的多，是因为丙烯醇分子间存在氢键。 (3)NH3分子中N原子是sp3杂化，且具有一对孤对电子，则NH3的立体构型为三角锥形，与SCN－互为等电子体的分子有N2O或CO2。 (4)①晶胞是正方体结构，且氧化镍晶胞中原子坐标参数A为(0，0，0)，B为(1，1，0)，则C原子坐标参数为(，1，1)；②已知氧化镍晶胞密度d g·cm－3，设Ni2＋半径为r nm，O原子半径为x nm，晶胞的参数为a nm，一个晶胞中含有4个NiO，则m(晶胞)＝ g，V(晶胞)＝a3，则可以得到(a×107)3·d＝，a＝×107 nm，又因为晶胞对角线3个O原子相切，晶胞参数a＝2x＋2r，即4x＝a，x＝a，带入计算可得到r＝－a＝××107 nm。

[答案]　(1)3d84s2　(2)sp2、sp3　丙烯醇中分子间存在氢键　(3)三角锥形　N2O或CO2

(4)　××107

13．(2019·厦门模拟)钴及其化合物在生产生活中有广泛的应用。回答下列问题：

(1)基态钴原子价电子排布式为________。

(2)Co3＋在水中易被还原成Co2＋，而在氨水中可稳定存在，其原因为_____________________________________________________

_____________________________________________________。

(3)[Co(NO)4]2－中Co2＋的配位数为4，配体中N的杂化方式为________，该配离子中各元素I1由小到大的顺序为________(填元素符号)，1 mol该配离子中含σ键数目为________NA。

(4)八面体配合物CoCl3·3NH3结构有________种，其中极性分子有________种。

(5)配合物Co2(CO)8的结构如下图，该配合物中存在的作用力类型有________(填字母)。

A．金属键　 B．离子键

C．共价键   D．配位键

E．氢键   F．范德华力

(6)钴蓝晶体结构如下图，该立方晶胞由4个Ⅰ型和4个Ⅱ型小立方体构成，其化学式为_______，晶体中Al3＋占据O2－形成的______(填“四面体空隙”或“八面体空隙”)。NA为阿伏加德罗常数的值，钴蓝晶体的密度为______ g·cm－3(列出计算式，不必计算)。

[解析]　(3)配体NO中心原子N的价电子层电子为3对，为平面三角形，杂化方式为sp2；非金属性越强，第一电离能越大，由于N的电子排布是半满稳定结构，所以第一电离能大于O，所以I1由小到大的顺序为Co＜O＜N；硝酸根中σ键有3个，则一个[Co(NO)4]2－离子中含σ键数目为4＋3×4＝16，则1 mol该配离子中含σ键数目为16NA。(4)根据八面体的立体构型知，配合物CoCl3·3NH3结构有2种，因为不能形成对称结构，其中极性分子也是2种。(6)根据钴蓝晶体晶胞结构分析，一个晶胞中含有的Co、Al、O个数分别为8×＋6×＋4＝8，4×4＝16，8×4＝32，所以化学式为CoAl2O4；根据结构观察，晶体中Al3＋占据O2－形成的八面体空隙；该晶胞的体积为(2a×10－7)3 cm3，该晶胞的质量为(32×16＋16×27＋8×59)/NA＝ g，则钴蓝晶体的密度为 g·cm－3。

[答案]　(1)3d74s2　(2)Co3＋可与NH3形成较稳定的配合物　(3)sp2　Co<O<N　16　(4)2　2　

(5)ACDF　(6)CoAl2O4　八面体空隙　

14．(2019·延边模拟)我国考古人员在秦陵挖掘的宝剑，到现在仍然锋利无比，原因是剑锋上覆盖了一层铬。铬能形成多种化合物，主要化合价有＋2价、＋3价、＋6价。

请回答下列问题：

(1)CrCl3·6H2O实际上是配合物，配位数为6，其固体有三种颜色，其中一种暗绿色固体与足量硝酸银反应时，1 mol 固体可生成1 mol氯化银沉淀。则这种暗绿色固体的化学式为________，其中铬的配体水分子的VSEPR模型为________，该配合物中存在的作用力有________(填标号)。

A．离子键  B．配位键

C．共价键  D．金属键

(2)CrO3能将乙醇氧化为乙醛，二者的相对分子质量相近，但乙醇的沸点比乙醛高，原因是

_____________________________________________________

_____________________________________________________。

(3)某镧(La)铬(Cr)型复合氧化物具有巨磁电阻效应，晶胞结构如图所示：

①该晶体的化学式为________。

②该晶体中距离镧原子最近的铬原子有________个；若两个距离最近的氧原子核间距为a pm，组成物质的摩尔质量为b g·mol－1，阿伏加德罗常数值为NA，则晶体密度的表达式为________ g·cm－3。

[解析]　(1)1 mol固体可生成1 mol氯化银沉淀，说明该配合物分子的外界有1个氯离子，又因为该配合物的配位数是6，根据氯原子守恒知，则该配合物内界中含有2个氯原子和4个水分子，其余水分子以结晶水形式存在，其化学式为[CrCl2(H2O)4]Cl·2H2O或[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O；根据价层电子对互斥理论可知，水分子的中心原子为O，其孤电子对数为2，σ键电子对数为2，故中心原子的价电子数为2＋2＝4，其VSEPR模型为四面体形；该配合物外界存在氯离子，与配位体形成离子键，而配合物内界的中心离子铬离子与氯离子、水分子之间均存在配位键，其中水分子内部H与O原子之间存在共价键，故ABC正确，而金属键是金属离子与自由电子之间的一种化学键，主要存在于金属晶体之间，故D项错误。(3)①晶胞中La原子位于立方体的顶点上，其原子数目＝8×＝1，Cr原子为立方体的中心，其原子数目＝1、O原子位于立方体的面心上，其原子数目＝6×＝3，该晶体的化学式为LaCrO3；②结合该晶体的结构可看出，一个镧原子为八个晶胞共用，一个铬原子为一个晶胞所用，则距离镧原子最近的铬原子有8个；两个距离最近的氧原子核间距与正方体的边长构成等腰直角三角形，设则正方体的边长为x pm，根据几何关系式可知，()2＋()2＝a2，则x＝a pm, 因此该晶胞体积为(a×10－10 cm)3，又知一个晶胞的质量为＝ g，故其密度＝＝ g·cm－3。

[答案]　(1)[CrCl2(H2O)4]Cl·2H2O{或[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O}　四面体形　ABC

(2)乙醇能形成分子间氢键　

(3)LaCrO3　8　

[教师用书独具]

(2016·全国卷Ⅰ，节选)锗(Ge)是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题：

(1)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]__________，有________个未成对电子。

(2)Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、叁键，但Ge原子之间难以形成双键或叁键。从原子结构角度分析，原因是

_____________________________________________________

_____________________________________________________。

(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因

_____________________________________________________

_____________________________________________________。

(4)光催化还原CO2制备CH4反应中，带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是________。

(5)Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为________，微粒之间存在的作用力是______________。

(6)晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a＝565.76 pm，其密度为________g·cm－3(列出计算式即可)。

[解析]　(1)锗元素在周期表的第四周期、第ⅣA族，因此核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2，p轨道上的2个电子是未成对电子。

(5)Ge单晶为金刚石型结构，金刚石中碳原子的杂化方式为sp3，因此Ge原子的杂化方式也为sp3。微粒之间存在的作用力为共价键。

(6)每个晶胞中含有锗原子8×1/8＋6×1/2＋4＝8(个)，每个晶胞的质量为，晶胞的体积为(565.76×10－10cm)3，所以晶胞的密度为。

[答案]　(1)3d104s24p2　2

(2)Ge原子半径大，原子间形成的σ单键较长，p­p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键

(3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似，分子量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强

(4)O>Ge>Zn

(5)sp3　共价键

(6)×107